TW424134B - Sheet resistance meter - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明之領域 / 本發明係關於一種用以測定半導體晶圓等基板上利用濺 j鍍法或蒸鍍法等所形成之金屬或合金薄膜之薄片電阻値的 \薄片電阻測定器。 \ 發明之背景 習知以來，在玻璃基板上利用濺鍍法或蒸鍍法所形成之 金屬或合金薄膜（以下，只稱爲金屬薄膜）之厚度、材質、 大小等的膜質，係藉由測定該金屬薄膜之薄片電阻以進行 評估者。換句話説’藉由判定已測定之薄片電阻是否在預 定的範圍内’或未超過基準値，以進行玻璃基板上所形成 之金屬薄膜的評估。 上述金屬薄膜之膜質評估方法’係有使感測器部分直接 接觸金屬薄膜以測定薄片電阻的方法（接觸式薄片電阻測 定法）。此接觸式薄片電阻測定法，例如有4探針法。 有關依上述4探釺法所進行之金屬薄膜之膜質評估方 ^ 法’係邊參照圖28而邊説明如下。另外，在此4探針法 中，並非是直接求出薄片電阻，而是求出金屬薄膜之電阻 率之後’基於該電阻率而求出薄片電阻藉以評估該金屬薄 膜之膜質者。 首先’對於形成於基板201上的金屬薄膜202，將4支針 狀的電極（探針）203配置成一直.線，當電流I流至外侧之探 針203上時’就測定在内側之2支探針203間所產生的電位差 V，以求出電阻（R=V/I)。 其次，乘以依已求出之電阻r與金屬薄膜202之厚度t及 • 4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 1--- ------------'1 ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 訂---- 4 經濟部智慧財產局員Η消费合作社印製 2 4 1 3 4 A7 —-----' _ B7__ 五、發明說明（2 ) 金屬薄膜202之形狀•尺寸、探針203之位置而決定的無次 元數値之校正係數F以算出該金屬薄膜202之電阻率p ，並 基於該電阻率p求出薄片電阻。 然而，在上述之4探針法中，由於係使探針203接觸金屬 薄膜2〇2以測定電阻率p ，所以會發生在金屬薄膜2〇2上有 傷痕’或發生塵埃，或因探針203之磨損而需要進行定期 性之交換作業等的問題。 又’由於測定時在被測定物之基板201上的金屬薄膜2〇2 震動的狀態下就無法進行測定’所以有必要設置用以固定 基板201的專用吸附台。此情況，在測定金屬薄膜2〇2之電 阻率p時所需要的空間就會發生限制，且發生難以進行對 於例如在基板201上形成金屬薄膜202之步驟，亦即對於既 有步驟之專用吸附台等的電阻率P加以測定用的裝置之設 置及该裝置之線内（iniine)化的問題a 又，金屬薄膜之其他的膜質評估方法，有提案—種以不 使金屬針等接觸該金屬薄膜之非接觸方式來進行金屬薄膜 之薄片電阻的測定方法（非接觸式薄片電阻測定法）。 上述非接觸式薄片電阻測定法，係依高頻功率所引起之 感應概合而使渦流發生於金屬薄膜内，並利用該渦流會因 變成焦'耳熱而消失的情形來測定上述金屬薄膜之薄片電阻 者。 換句話說，非接觸式薄片電阻測定法，係一種利用高頻 功率之金屬薄膜内的吸收與導電率具有正的相關性，而以 非接觸方式求出半導體晶圓上之金屬薄膜之導電率（電阻 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） --rllLi — — —--^ ί · I —-----訂-------I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 五、發明說明（3 ) 率之倒數）的方法。另外，此非接觸式薄片電阻測定法， 並非是直接求出金屬薄膜之薄片電阻者，而是求出金屬薄 膜之導電率之後’基於此導電率而求出薄片電阻藉以評估 金屬薄膜之膜質者。 V 具體而言，如圖29所示，在捲繞有連接高頻振盪電路 304之線圈303的鐵酸鹽磁體磁心（ferrite core) 302之間隙部 (測定距離1〜2 mm)上配置形成有金屬薄膜的半導體晶圓 301，並依感應耦合而使渦流發生於半導體晶圓3〇1上的金 屬薄膜内。由於所發生的渦流會因焦耳熱而消失所以會發 生南頻功率之半導體晶圓301上之金屬薄膜内的吸收作 用。 如上述般，在半導體晶圓301上之金屬薄膜内所吸收的 问頻功率’可當作渦流損失而被檢測出。此時的渦流損 失，可仗線圈303經由高頻振造電路3 〇4而自檢波電路305輸 出以作爲電壓差。然後，未圖示之控制電路’係基於來自 檢波電路3〇5的輸出電壓，求出半導體晶圓3〇1上之金屬薄 膜的導電率。其次，以此導電率求出薄片電阻。 如此，上述非接觸式薄片電阻測定法，由於在被測定物 之金屬薄膜上沒有接觸感測器部之情形，所以就不會如接 觸式薄片電阻測定法般，在金屬薄膜上發生傷痕，或發生 塵埃，或因探針之磨損而需要定期性之交換作業等的問 題0 然而，除了管理形成有金屬薄膜之玻璃基板，例如半導 體晶圓之品質以外，較佳者係對所製造的半導體晶圓全體 -6- 衣紙張尺度_ + ®國家標举（CNS)A4規格（21G x 297公g ) ------^---I--^ --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再瑱寫本頁)

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本衣 頁I 訂 0日 414 134^' A7 --— B7 五、發明說明（5 ) 中’當在製造線上之半導體晶圓的薄片電阻上有異常時， 就無法迅速對應，結果就會發生無法適當地進行半導體 圓之金屬薄膜之膜質管理的問題。 又’半導體晶圓若非爲大的玻璃基板所構成的話，則4 將該半導體晶圓從製造線上拔出，且搬運至測定薄片電e 的場所時，就容易發生搬運變成大規模而使作業之效率p 低’或使半導體晶圓本身破損等的問題β 因此，雖可考慮不將半導體晶圓從製造線上拔出以測； 金屬薄膜之薄片電阻的方法，但是適用於上述之非接觸S 流式薄片電阻測定法的薄片電阻測定器，就無法直接適J 於既有的製造線上。而且，爲了謀求該等薄片電阻測定^ 之線内化，而有必要重新設計製造線。此情況，由於無〉、 使用既有的製造線所以會發生成本變高的問題。 發明之摘述 本發明之目的係在於提供一種可簡單地组入於既有的· 造線上，且可在線内測定薄膜之薄片電阻値，同時可適1 地進行包含高電阻ΙΤ0等薄膜之膜質管理的薄片電阻測1 器。 本發明係'一種用以測定形成於基板上之薄膜的薄片電f 之薄片電阻測定器’爲了達成上述之目的，其： 包含有， 感測頭’用以產生磁場；以及 薄片電阻檢測機構，當相對於上述感測頭以預定的距g 配置上述基板時，用以檢測由該感測頭所產生的磁場變4 -8- --ill-------( ·裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 私紙張尺度刺巾關家辟（CNS)A4規格（210 * 2_97公爱 A7 B7 五、發明說明（6 量以作爲形成於該基板上的薄膜之薄片電阻，而 上述感測頭，係配設成只與基板之一方的面相對者。 若依據上述之構成，則感測頭，藉由配設成只與基板之 一万的面相對，即可以例如將作爲測定對象的基板配置在 製造線上的狀態，從上面或下面之任何—方側來測定形成 於該基板上的薄膜之薄片電阻。 藉此，由於可在製造線上測定基板上的薄膜之薄片電 阻，所以沒有如習知般爲了要測定薄片電阻而從製造線上 拔出基板的必要。因％ ’可將感測頭組入既有的製程或製 造裝置中，且可容易謀求線内化。 而且，感測頭與基板，在測定基板上的薄膜之薄片電阻 時’由於分別形成隔著預定距離而配置的狀態，所以感測 頭錢接觸基板上之薄膜即可敎該薄膜之薄片電阻。 藉此’感測頭就不會使基板或基板上之薄膜受傷，而可 測定薄膜之薄片電阻。 本發明之更其他的目的、特徵及優點，依以下所示〇己 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 載即可充分明白…本發明之好處，參照附圖及如下： 説明即可明白。 圖___式之簡單説明 圖1係具備有本發明之一實施 ^ _ 形慂& 4片電阻測定器的 薄片必阻測足系統之概略構成圖。 圖2係顯示備具於圖1所示之 啤 又4片私阻測疋系統中之薄片 电阻測定器之概略構成的說明圖。 圖3係顯示對於依圖2所 巧張尺度適_ “標準（CNS)A4祕⑽χ 297-~ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4, < 4片電阻測定器所測定之 -9- 424134 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I - 10 - 私紙張尺度適财國®家標準（CNS)A4規格⑵0 X 297公爱 B7 五、發明說明（7 )

TsN/Ta之層合薄膜及TaN/Ta/TaN之層合薄膜的測定高度與已 檢測出之輸出電壓之關係的圖表。 圖4係顯7F以圖2所7JT之薄片電阻測定器使用於與薄膜之 測足距離爲2 mm時之薄片電阻値校正直線的圖表。 圖5係備具於圖2所示之薄片電阻測定器中之感測頭的斜 視圖。 圖6係備具於本發明之另一實施形態之薄片電阻測定器 中之薄型感測頭的斜視圖。 圖7係顯示將圖6所示之感測頭載置於機器手上之狀態的 説明圖。 圖8係顯示取下圖6所示之感測頭之外蓋蓋子之狀態的說 明圖。 圖9係圖6所示之感測頭的AA線箭視截面圖。 圖10係具備圖6所示之薄片電阻測定器之薄片電阻測定 系統的概略構成圖。 圖11係顯示以圖6所示之薄片電阻測定器使用於薄膜之 測定距離爲2 mm時之薄片電阻値校正直線的圖表。 圖Π係顯示本發明之更另一實施形態之薄片電阻測定器 中之薄片電阻測定原理的説明圖。 圖13(a)係顯示圖12所示之感測頭之線圈部分的斜视圖。 圖13(b)係將圖13(a)之一部分予以剖斷的斜視圖。 圖14(a)係顯示由圖13(b)所示之線圈部分之主要部分B之 飼線的單線所構成之導線的主要部分放大圖。 圖14(b)保顯示由互扭圖13(b)所示之線圈部分之主要部 (請先閲讀背面之it意事項再填寫本頁) 裝·-------訂------I--

424i34 W - Α7 —-----D7 五、發明說明（8 ) 分Β之銅線的李茲（Ritz)線所構成之導線的主要部分放大 圖。 (請先閱讀背面之泫意事項再填寫本頁) 圖15係以串聯諧振電路來顯示本發明之更另一實施形態 之薄片電阻測定器的等效電路圖。 圖16係顯示接近與不接近圖15所示之串聯讀振電路之線 圏之薄片電阻値相異之2種類的薄膜時之諧振特性關係的 圖表。 囷17係顯示圖15所示之串聯諧振電路之線圈之電容器容 量與諧振頻率之關係的圖表。 圖18係顯示圖15所示之串聯諧振電路之線圈爲單線線圈 時之電容器容量與諧振特性之關係的圖表。 圖19係顯示在圖15所示之串聯諧振電路之線圈中使用李 兹線時之電容器容量與諧振特性之關係的圖表。 圖20係顯示在圖15所示之串聯諧振電路之線圈中使用李 兹線時之Ta薄膜之薄片電阻値之檢測特性的圖表。 圖21係顯示在圖15所示之_聯諧振電路之線圈中使用李 兹線時之ITO膜之薄片電阻値之檢測特性的圖表3 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 圖22係顯示將本發明之更另一實施形態之薄片電阻測定 器配置在半導體晶圓之製造線上之狀態的説明圖β 圖23係圖22所示之感測頭與已附加之放大電路的電路 圖。 圖24係以將圖22所示之薄片電阻測定器配置於製造線上 的狀態顯示半導體晶圓之薄片電阻測定之處理流程的流程 圖。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） A7

4 2 4 13 4 五、發明說明（9 ) 圖25係顯示進行圖顺示之半導體晶園之薄片電阻測定 處理時I電壓漂移(v〇ltage drift)與線圈溫度之相關的圖 表α 、圖26係顯示未進行圖24所示之半導體晶圖之薄片電阻測 定處理，而以0設定之狀態進行薄片電阻測定處理時之 電壓漂移與線圏溫度之相關的圖表。 圖27係顯示在線圈與鐵酸鹽磁體磁心之間所產生之渦流 的說明圖。 圖2 8係顯示依4探針法而進行薄片電阻測定之原理的説 明圖。 圖29係顯示依兩側式之渦流式薄片電阻測定法而進行薄 片電阻測定之原理的説明圖a 具體例之説明_ 本發明之一實施例若根據圖丨至圖5加以説明的話，則如 以下所述。 本實施形態之薄片電阻測定器，係用以測定在基板表面 上利用濺鍍法或眞空蒸鍍法等所形成之金屬或合金等薄膜 (以下，稱爲金屬薄膜）之薄片電阻的裝置^在此，係就在 鎖載（load-lock)室外部測定形成於丰導體晶圓上之金屬薄膜 之薄片電阻的情況加以説明。 如圖1所示’本薄片電阻測定器，係包含有相對配置於 /表面形成有金屬薄膜之半導體晶圓1〇1之該金屬薄膜之形 成面上的感測頭1、及在該感測頭1上供給高頻功率的同時 放大來自該感測頭1之檢測信號並予以輸出的放大器（薄片 -12- 本紙張尺度適用中®國家標準（CMS)Α4規格（2]〇 X 297公釐） I ,---卜------^ '^--------訂---- -----^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1〇 ) 電阻檢測機構）2。 上述感測頭1，係使磁場（圖中箭號）發生於半導體晶圓 101上，利用此磁場以在該半導體晶圓1 〇丨之金屬薄膜内發 生渦流。然後，磁場變化量會輸入至放大器2内。另外， 有關感測器1之構造的詳細内容，將於後述。 本薄片電阻測定器，係一種在半導體晶圓1〇1相對於用 以產生磁場的感測頭1以預定距離配置時，將由該感測頭i 所發生的磁場之變化量置換成渦流損失，再利用放大器2 予以檢測出的構成。另外，上述感測頭1，係配設成只與 半導體晶圓101之一方的面相對3 如此，感測頭1，藉由配設成只與半導體晶圓1〇1之一方 的面相對，則本實施形態之薄片電阻測定器，即可以該半 導體晶圓101配置在製造線上的狀態，從上面或下面之任 何一方侧來測定形成於該基板上的薄膜之薄片電阻。 換句話說，由於可在製造線上（線内：inline)測定半導體 晶圓101上的薄膜之薄片電阻，所以沒有如習知般爲了要 測定薄片電阻而從製造線上拔出基板的必要。 因而，可將感測頭1組入既有的製程或製造裝置中，而 可容易謀求線内化。 而且，感測頭1與半導體晶圓101，在測定半導體晶圓 101上的薄膜之薄片電阻時，由於分別形成隔著預定距離 而配置的狀態’所以感測頭i無須接觸半導體晶圓101上之 薄膜即可測定該薄膜之薄片電阻。 因而’感測頭1就不會使半導體晶圓1〇1或半導體晶圓 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝

訂---------A 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 424 1 34 Α7 __________Β7_ 五、發明說明（11 ) 101上之薄膜觉傷’而可測定該半導體晶圓1〇1上的薄膜之 薄片電阻。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 有關上述本實施形態之薄片電阻測定器的構成，係參照 圖1詳細説明如下。 構成薄片電阻測定器之上述放大器2，係利用運算放大 器將來自感測頭1之檢測信號當作1對丨的放大信號，且將 此放大信號換算成直流電壓有效値，並將此被換算後的直 泥電麼値輸出至A/D轉換器3上。 上述A/D轉換器3，係將來自放大器2之電壓値（類比信 號）轉換成數位信號，並將此數位信號（A/D轉換値）輸出至 控制裝置4上。 上述控制裝置4，係根據來自A/D轉換器3之數位信號而 算出形成於半導體晶圓1〇1表面上的金屬薄膜之薄片電阻 値’同時保存此薄片電阻値。 上述控制裝置4，若已算出之薄片電阻値未在已預先設 疋之範圍内的話’則判斷目前檢查中之半導體晶圓1〇1表 面的金屬薄膜之薄片電阻値爲異常，並將此薄片電阻値異 經濟部智慧財產局具工消費合作社印製 令之仏號輸出至CIM製程管理系統5上，同時輸出至半導體 晶圓101表面形成有金屬薄膜之薄膜形成裝置6上。 上述CIM製程管理系統5，不僅進行半導體晶圓1〇1之製 程而已而且還進行半導體裝置全部的製造管理之系統。因 而，在半導體晶圓1〇1表面的金屬薄膜之薄片電阻値爲異 常時’就儘量不要製造薄片電阻異常之半導體晶圓1〇1， 並按照需要停止半導體裝置之必要部位之製造線等的處 -14- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 〜134項 • Α7 _______Β7 五、發明說明（12 ) 置。 又，薄膜形成裝置6 ’係在作爲構成半導體晶圓ι〇1之基 材的破璃基板上利用濺鍍法或蒸鍍法等形成金屬薄膜的裝 置。因而，在半導體晶圓101表面的金屬薄膜之薄片電阻 値爲異常時，就儘速地停止金屬薄膜之形成動作。 如以上所述，當控制裝置4，在半導體晶圓1〇1表面的金 屬薄膜之薄片電阻値上發現異常時，由於就會如上述般迅 速對CIM製程管理系統5及薄膜形成装置6發出警告信號， 所以可將金屬薄膜爲不良之半導體晶圓1 〇1的製造數限於 必要最小限。 又，控制裝置4 ’設有用以反映出形成於半等體晶圓1〇1 表面上之金屬薄膜之薄片電阻値的監视器4a。藉此，只要 監視控制裝置4之監視器4a ’監視者即可發現半導體晶圓 101之金屬薄膜之薄片電阻的異常。 因而，監視者，利用控制裝置4之監視器4a發現薄片電 阻之異常時，就可藉由迅速操作CIM製程管理系统5及薄膜 形成裝置6，使半導體晶圓〖01之金屬薄膜之薄片電阻恢復 正常’而將金屬薄膜爲不良之半導體晶圓丨01的製造數限 於必要最小限。 又，在設於控制裝置4上的監視器4a中，顯示有後述之 線圈溫度之變化或關於其他金屬薄膜之各種的資訊3許 此’監視者，就可邊看控制裝置4之監視器4a而邊進行各 種的設定’以管理半導體晶圓101之金屬薄膜的膜質。 在此’有關依上述之薄片電阻測定器而測定薄片電阻値 -15- 冢紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21CU297公釐) ' — --L---：------("裝--------訂---1------ —^Λ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4241344 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 费 合 作 社 印 製 五、發明說明（13 之檢測原理，係邊參照圖2而邊説明如下s 如圖2所示，感測頭1，係由圓柱狀之鐵酸鹽磁體磁心 11、與捲繞於此鐵酸鹽磁體磁心丨丨之周圍的線圈12所構 成。 又，放大器2，係由連接在上述線圈12上的高頻振盪電 路13、與從來自該高頻振盪電路13之調變波中分離必要之 信號波（電壓値）的檢波電路14所構成。 上述線圈12，係在從高頻振盪電路13供給高頻功率時， 會朝向半導體晶圓丨01表面之金屬薄膜U產生磁力線丨6，並 在该金屬薄膜15内產生渦流丨7 ^此時，發生於金屬薄膜15 内的渦流17會因焦耳熱而消失，且介以線圈12而輸入至高 頻振贫電路13上的商頻功率會發生變化。 換句話説’在高頻振盪電路13中，輸出至線圈12上的高 頻功率與從該線圈12回來的高頻功率會因在金屬薄膜15上 所發生的渦流17而發生變化。此渦流17之大小，係依成爲 薄片電阻値之測定對象的金屬薄膜15與感測頭i之距離、 该感測頭1之大小、金屬薄膜Μ之材質而決定。又，與此 滿泥17之大小相關會使高頻功率變化。 上述高頻功率之變化’係從高頻振盪電路13當作調變波 而輸入至檢波電路14中，且利用該檢波電路14從上述調變 波中分離信號波。此信號波會被轉換成電壓値，如圖1所 不’被輸入至A/D轉換器3上。. 如圖1及圖2所示，上述構成之薄片電阻測定器，係將感 測頭1相對於形成於半導體晶圓1〇1表面上的金屬薄膜丨5保 ---— — — — —--I I I I ί I ^ ί — lll — —— (琦先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>

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五、發明說明（14 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ___ -17- 表紙張反度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 持預定的距離’並配1於單侧（圖中係爲金屬薄膜15之形 成面側)上’此狀態下’亦即感測則係以不接觸金屬薄膜 151非接觸狀態下測定該金屬薄膜叹薄片電阻值。 因而，可將感測頭〗固定在半導體晶圓1〇1之搬運台上， 並在線内収半導體晶圓1G1上之金屬薄膜15的“電租 值。 藉此’在測定半導體晶圓101上之金屬薄膜的薄片電阻 値時：就沒有將半導體晶圓1〇1從製造線中拔出而在另外 的场所測定薄片電阻的必要。 因而，就可縮短對全部的半導體晶圓1〇1測定薄片電阻 用的時間，結果，可謀求作業效率之提高。 而且，由於係對於流至製造線上之半導體晶圓ι〇ι的全 部測定金屬薄膜之薄片電阻，所以與如習知般爲了要提高 作業效率而在每一預定片數中以—片比例測定半導體晶圓 101之薄片電阻的情況相較，可提高檢查完之半導體晶圓 101的良率。 如此，由於可在線内測定半導體晶圓101之金屬薄膜之 薄片電阻’所以當判定已測定之薄片電阻値爲異常時，就 可迅速對CIM製程管理系統5及薄膜形成裝置6通知異常， 結果’可既迅速且適當地進行半導體晶圓1〇1之金屬薄膜 的膜質管理。 又’即使半導體晶圓101係由大的玻璃基板所構成者， 由於亦可在線内測定金屬薄膜之薄片電阻，所以可防止在 拔出半導體晶圓101而搬運時所發生之破損或作業效率之 ------------^ -t--------訂---------'^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（15 ) 降低的情形。 (請先閱讀背面之注音W事項再填寫本頁) 更且，由於可使用既有的製造線來製造半導體晶圓 1〇1 ’所以沒有必要重新設計新的製造線來測定薄片電 阻。 如以上所述，本實施形態之薄片電阻測定器，由於係在 半導體晶圓101上之金屬薄膜上產生渦流，以測定該金屬 薄膜之薄片電阻者’所以於後面將薄片電阻測定器稱爲渦 流式薄片電阻測定器來加以説明。 本實施形態中，上述之渦流式薄片電阻測定器，係採用 測定薄膜與感測器部之距離的距離感測器。有關以何種條 件將此距離感測器適用於渦流式薄片電阻測定器中係邊參 照圖3及圖4邊説明如下。 上述距離感測器’係根據在使感測頭與薄膜之距離變化 時所得的電壓値來測定該距離者。另外，在使用距離感測 器以作爲〕尚流式薄片電阻測定器時，從檢測靈敏度等之關 係成爲檢查對象的薄膜會被限定於Al、Ta等的低電阻金屬 薄膜。 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 圖3所示之圖表’係顯示對於作爲薄膜之TaN/Ta之層合 薄膜及TaN/Ta/TaN之層合薄膜之測定高度（mm)與電壓（v) 之關係的圖表。 在上述圖表中，試料A1與A2，係表示TaN/Ta之層合薄 膜’而試料B1〜B3，係表示TaN/Ta/TaN之層合薄膜。上述試 料A1與A2之膜厚係相同，而各自的薄片電阻値則不同。 又，上述試料B1〜B3之膜厚亦爲相同，而各自的薄片電阻 -18 - 本紙張尺度適用令囤國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 4 24 134 ^ _B7_ 五、發明說明（16 ) 値則不同。有關製作上述圖表時所使用之各試料Al、A2、 Bl~ B3之薄片電阻値及膜厚，係顯示於以下之表1中。 試料 膜種 薄片電阻値(Ω/口） 膜厚(A) A1 TaN/Ta 1.163 2900(300/2600) A2 TaN/Ta 1.148 2900(300/2600) B1 TaN/Ta/TaN 0.8379 5100(700/2600/1800) B2 TaN/Ta/TaN 0.8009 5100(700/2600/1800) B3 TaN/Ta/TaN 0.9290 5100(700/2600/1800) 又，在圖3所示之圖表中，上述之測定高度，係顯示例 如圖2所示之感測頭1與金屬薄膜15的間隙（gap) 3又，電 壓，係顯示利用各測定高度之感測頭1所檢測的電壓。換 句話説，依從感測頭1所檢測之信號中所得的電壓値，即 可明白測定高度，即從感測頭1至金屬薄膜15的距離。 圖3所示之圖表中，可明白當測定高度爲2 mm以内時可 對電壓値獲得大致直線性。換句話説，在將測定高度保持 於2 mm以内的狀態下，若對成爲測定對象之金屬薄膜15產 生渦流的話，就可得到此時被檢測出之電壓値對薄片電阻 値具有相關的比例關係。 因此，本實施形態之渦流式薄片電阻測定器，在使用上 述之距離感測器時，係將感測器1與金屬薄膜15之間隙設 爲1.5 mm，以測定形成於半導體晶圓101表面上之 TaN/Ta/TaN之層合薄膜的薄片電阻値。此時，由感測頭1所 檢測出的電壓値，係被插入於圖4所示之圖表的薄片電阻 値校正直線中，藉此算出金屬薄膜15之薄片電阻値。 -19- 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇χ 297公釐) n I n ---- m rK n —^· I i -t /- h I n 1^1 .^1 1^1 tn n I- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2^134 A7 ---—_______B7_____ 五、發明說明（17 ) +圖4所示之圖表的薄片電阻値校正直線，係根據以4探針 薄片i ^則定法測定表t所示之5種類的試料μ、八2、 BI〜金屬薄膜所得的薄片電阻値。探針薄片電阻値（〇 / □))、與利用感測頭丨測定同5種類之金屬薄膜所得的輸 出（V)而製成者。 上述圖表中’所得的薄片電阻値校正直線，係以 ?-0.4835父+ 6.948來表示。另外，圖4所示之圖表的檢測精 度係爲± 1.19%。 因而’藉由將由上述構成之渦流式薄片電阻測定器所得 的電壓設爲Y，並輸入至顯示圖4所示之圖表之薄片電阻 値校正直線的式子中，即可求出作爲被測定物之金屬薄膜 15的薄片電阻値X。 此時’在金屬薄膜I5之薄片電阻値收納於預定之範圍内 時，係在預先由感測頭1所得的電壓上設定上限値，下限 値，且此電壓超過設定値時，亦即薄片電阻値超過預定範 圍時就會產生錯誤信號（警告信號）。此處理，係以圖1所 不之控制裝置4、CIM製程管理系統5及薄膜形成裝置6來 進行。 在此’就半導體晶圓101上之金屬薄膜15的薄片電阻値 爲異常時的處理加以説明。 首先’控制裝置4，在薄片電阻値超過預定範園時，會 對CIM製程管理系統5及薄膜形成裝置6輸出警告信號。 其次，警告信號被輸入之CIM製程管理系統5及薄膜形 成裝置6，會進行金屬薄膜15之膜厚等的控制以使形成於 -20- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 x 297公爱） -----------^ I '1111 — — — ^ — — — — f請先閱讀背面之注急事項再填寫本頁) 424 134」， A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -21 - ‘紙張尺度適財國國家標準（CNS)A4規格⑵0 * 297公爱） 五、發明說明（18 半導體晶圓101上之金屬落腔4 , 鴒潯膜15的薄片電阻値變成正常的 値，亦即變成所希望的俊。 從以上之情況中，當將感測埋設於半導體晶圓⑻之 搬運台（未圖示）之下方而謀求線内化時，無須取出利用上 述搬運台所搬運的半導體晶圓⑻即可進行金屬薄膜15之薄 片電阻値之測定。 此情況，在形成於半導體晶圓101上之金屬薄膜15的薄 片電阻値中發生異常即超過預定範圍時，由於控制裝 置4可：即將警告信號送至CIM製程管理系統5及薄膜形成 装置6中’所以可迅速進行問題對應·成膜條件變更，結 果’可謀求半導體晶圓101之良率提升。 然而，在半導體晶圓1〇1之製造線中，例如金屬薄膜b 之薄片電阻値超過預定範圍時，就有必要除去形成有該金 屬薄膜15之半導體晶圓〗01。此情況，通常係使用機器手等 而從製造線中除去該半導體晶圓1〇1 3 但是，在迅迷從製造線中除去薄片電阻値被判斷爲不良 的半導體晶圓101時，有需要使該半導體晶圓1〇1與機器手 之距離儘量靠近。 如此，在將感測頭1安裝在機器手上時，爲了不讓機器 手於搬運半導體晶圓101時造成阻礙，而有必要將感測頭1 埋設在該機器手内。換句話説，有必要將感測頭1之厚度 做得比機器手之厚度還薄。例如，機器手之厚度爲s mm的 話，則感測頭〗之厚度就要設在8 mm以内。 然而，本實施形態之渦流式薄片電阻測定器，係如上述 -----------^ 裝--------訂·--------4" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 4 1 η Δ7 Β7 五、發明說明（19) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 般’採用既有的距離感測器。如圖5所示，此感測頭1大致 呈圓柱狀而厚度約爲35 mm，對於安裝在配置於既有之製 造線上的機备手而言則過於厚。 因此’在下述之實施形態2中，係就可埋設於機器手内 的薄型感測頭加以説明。 [實施形態2 ] 有關本發明所實施之其他形態，若根據圖6至圖U及圖 27加以説明的話，則如以下所述。如圖6所示，本實施形 態之渦流式薄片電阻測定器，係具有謀求薄型化的感測頭 21°另外’在本實施形態中，爲了方便説明起見，在具有 與前述實施形態1中所示之構件相同功能的構件上，附記 相同的元件編號，並省略其説明s 如圖7所示，上述感測頭21，係埋設在用以保持機器手 31之半導體晶圓ι〇1之手部31a内來使用。 上述手部31a，係形成略呈u字形狀，於其表面設有4個 用以吸附保持半導體晶圓101的吸附墊32。另外，吸附墊32 之個數並非被特別限定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述感測頭21，由於係對半導體晶圓101以非接觸之方 式測定薄片電阻値者，所以其厚度有必要至少做到比手部 31 a之厚度加上吸附墊32之厚度還薄者， ,/ 又’在半導體晶圓101依手部31a而被吸附保持時，在該 \,吸附墊32附近’丰導體晶圓ι〇1與手臂313之距離不會受到 半導體.晶圓101之彎曲等的變形影響。因而，感測頭21，較 佳者係接近手那31 a上之吸附整3 2而設。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（20 ) 在此，就上述感測頭21之詳細構造加以説明如下。 如圖6所示，上述感測頭21係具有用以覆蓋感測器部分 之薄型且略呈圓柱狀的感測器外蓋22。 如圖8所示’在上述感測器外蓋22之外周緣部附近，形 成有用以只穿螺釘等鎖緊構件的複數個貫穿孔22a...。藉 此，感測頭21 ’在埋設於機器手31内時，就可介以形成於 感測器外蛊22上的貫穿孔22a並利用螺釘等固定在該機器手 31上°有關將感測頭21安裝在機器手31上的詳細内容將於 後述。 又，在上述感測器外蓋22之中央部上，形成有略呈圓柱 形狀的感測器收納邵22b °如圖8所示，在此感測器收納部 22b内部’收納有作爲感測器部分之鐵酸鹽磁體磁心24與線 I 圈25 ’且在感測器收納邵22b上邵，設有用以覆蓋鐵酸鹽磁 體磁心24與線圈25的外蓋蓋子23並配置成裝卸自如。 上述線圏25 ’係導線捲繞於鐵酸鹽磁體磁心24之周圍 者，用以構成感測器部分。線圈中之導線的圈數、導線的 線徑、線圈的外形等，係按照所要測定之金屬薄膜丨5的種 類等而適當設定者。 本實施形態中，係將製造線上所使用的機器手的厚度設 爲約8 mm，且設計有可埋設於此機器手31内的感測頭21。 亦即，將上述線圏25之線圈外形尺寸設爲外經30 mm X 内徑26 mm X厚度5 mm，電感爲〇·9 mH，將鐵酸鹽磁體磁 心24之外形尺寸設爲外徑24 mm X厚度5 mm °藉此，本實 施形態之慼測頭21，係考慮感測器外蓋22之厚度等並將厚 -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂----- f ! 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 费 合 作 社 印 製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 五、發明說明（21 度6又5十成約爲7 mm。 因而’如上述所形成的感測頭21，可埋設於厚度8 mm之 機益手31内，順便—提，此感測頭21之厚度，約爲前述實 施形惡1中所説明之圖5所示之感測頭1之厚度的1/：5。 如圖9所不’上述感測頭21，係朝向配置於感測器外蓋 22之感測器收納部22b上部的外蓋蓋子23而形成磁力線16。 因而’如圖10所示，上述感測頭21，係從半導體晶圓ιοί 之背面側，亦即從與半導體晶圓1〇1之金屬薄膜15形成面相 反侧，測定該金屬薄膜15之薄片電阻値。另外，由感測頭 21所檢測出的信號，係與前述實施形態丨同樣，輸入至放 太益2 A/D轉換器3、控制裝置4内，在利用控制裝置4判 斷半導禮晶SMG1上之金屬薄膜15的薄片電阻値爲異常時， 就會從該控制裝置4中輸出對CIM製程管理系統5及薄膜形 成裝置6顯示異常的警告信號。 上述構成之感測頭21之薄片電阻値的檢測特性，係成爲 如圖11所示之圖表。 圖11所示之圖表，係根據以4探針薄片電阻測定法洌定9 種類之試料的金屬薄膜所得的薄片電阻値、與利用感測頭 21測定同9種類之金屬薄膜所得的輸出雷壓所製成的薄片 電阻値校正直線。在此’當將輸出電壓當作γ，將薄片電 阻値設爲X時，上述薄片電阻値校正直線係以 Υ= 1.2126Χ+4.0103 表示。 ·、 因而，若將依包含感測頭21之本實施形能 产爲把形態疋渦流式薄片 電阻測定器所得的輸出電壓γ輸入至 上遮 < 潯片電阻値校 -24 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '-裝--------訂---------fl- A7 B7 五、發明說明（22) 正直線的活’則可求出薄片電阻値X。 又，本貫施形毖之渦流式薄片電阻測定器，從圖i丨所示 之薄片電阻値杈正直線的斜率中，可明白係變成前述實施 形態1之渦流式薄片電阻測定器之約3倍的檢測靈敏度3換 句話説’圖4所示之薄片電阻値校正直線之斜率爲〇 4835， 相對於此，圖11之薄片電阻値校正直線之斜率爲12126。 因而，若使用本實施形態之感測頭21的話，則即使是電 阻高於A1或Ta等之低電阻金屬薄膜的薄膜亦可檢測出其薄 片電阻値。 從以上之情況來看，上述之感測頭21，比起實施形態i 二感測頭1，無須降低檢測靈敏度即可謀求薄型化，結 果，可將感測頭21埋設在機器手31内來使用。 藉此，由於係在機器手31上進行對搬運於製造線上之半 導體晶圓101所形成之金屬薄膜15的薄片電阻値是否爲異常 的判定，所以可利用機器手31迅速除去薄片電阻値被判定 爲異常的半導體晶圓101。 因而，製造線之半導體晶圓101在最後到達的領域之最 終段上沒有搬運薄片電阻値爲異常的半導體晶圓ι〇ι之情 形，而可只搬運正常的薄片電阻値之半導體晶圓1〇1，結 果’在薄片電阻値之檢測場所以外並沒有必要進行半導體 晶圓101之良否的判別’而可謀求作業效率之提高。 然而，一般更靠線圈中心插入鐵酸鹽磁體磁心之構成的 感測頭，係比未插入鐵酸鹽磁體磁心之感測頭的靈敏度還 高°此係因藉由將鐵酸鹽磁體磁心插入於線圈中心，即可 ，25· 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4蜆格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} ί裝---------訂----- Γ! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（23 ) 效率佳地使磁束集中於線圈之中心的同軸上之故。 因而，在本實施形態中，爲了藉由效率佳地使磁束集中 於同軸上以使感測頭21之靈敏度提高，而形成在線圏25上 插入鐵酸鹽磁體磁心24的構成》然而，恐有發生如下問題 之虞。 例如’爲了提高感測頭21之靈敏度，就有必要將供给至 線圈25上的功率形成於高頻侧。然而，當如此地將供给至 線圈25上的功率形成於高頻側時，該線圈25之溫度就會上 升，且輸出電壓會漂移。 換句話説，當在線内使感測頭21動作就會在鐵酸鹽磁體 磁心24與線圈25中發生溫度變化，且被檢測出的輸出電壓 會漂移’結果，薄片電阻値會變·成不穩定的値。因此，由 於隨著溫度變化而有需要薄片電阻値之校正作業，所以會 發生招來因薄片電阻値之檢測而使作業效率降低等的問 题。 又’當X流電流在具有導電性之磁心材料所捲繞的線圈 上流動時，就如圖27所示，渦流除了會在線圈上流動之外 亦會在磁心上泥動。此過流會因磁心之電性電阻而發熱， 且發生損失a因此，有必要選定損失少、導電性差且透磁 率向的磁心材料。 因此，藉由以不直接接觸磁心材料與線圈的方式構成， 即可減低某種程度的渦流損失。具體而言，有利用較薄的 絕緣板來絕緣磁心，或使用防塵磁心（dust c〇re)等的方法。 本實施形態中，係以不接觸線圈的方式配置磁性體的磁 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I --------訂---- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 424134^ A7 ________________B7 五、發明說明（24) 心材料。 藉此’藉由不接觸磁性體與線圈，則即使因發生磁場而 交流電流在線圈上流動時，亦可大幅減低流至磁性體上的 渦流。藉此，線圈中的渦流損失，由於因磁性體而接受渦 流損失的影像會變少，所以可從感測頭之渦流損失中正確 地檢測薄片電阻。 又’爲了防止輸出電壓之漂移，將薄片電阻値設爲穩定 的値’只要形成去除鐵酸鹽磁體磁心之無磁心（coreless)方 式的感測頭即可。亦即，只要形成只使用捲繞銅線的感測 頭即可。 在以下之實施形態3中，係就無磁心方式之感測頭加以 説明。 [實施形態3 ] 有關本發明所實施之更另一形態，若根據圖丨2至圖21加 以説明的話，則如以下所述。如圖12所示，本實施形態之 過流式薄片電阻測定器，係具有無磁心方式之感測頭41。 另外’在本實施形態中，爲了方面説明起見，在具有與前 述實施形態1及2之構件相同功能的構件上附記相同的元件 編號，並省略其説明。 上述感測頭41，係指由連接在前述實施形態1中所説明 之放大器2内的高頻振盪電路13上的線圈42所構成。因 而’依感測頭41而在半導體晶圓ι〇1上之金屬薄膜15上發生 過流丨7的機構’由於與前述實施形態1相同，所以省略其 説明。 _ -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐 n I» - - n - I f I - n - - n - I 一SJ* rt I i i - I 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7__ 五、發明說明（25 ) 如圖l3(a)(b)所示，上述線圏42，係捲繞銅線等的導線43 所構成σ 然而，上述構成之感測頭41 ’由於係形成無磁心方式， 所以可知比起磁心插入於線圈上的前述實施形態2之感測 頭21 ’還可使靈敏度降低。因此，在上述線圏42上，藉由 供給更高頻側的高頻功率，以提高感測頭41之靈敏度。 藉此，即使在無磁心方式之感測頭W中，亦具有與前述 實施形態2之感測頭21同樣的檢測靈敏度。 而且，由於是無磁心方式所以輸出電壓之溫度特性會變 佳’且輸出電壓之漂移會變無，而可穩定檢測薄片電阻 値。因而，由於沒有必要隨著溫度變化而進行薄片電阻値 之校正作業，所以可防止因薄片電阻値之檢測所造成之作 業效率的降低。 又，如上述般，藉由將感測頭41形成無磁心方式，就不 易受到鐵酸鹽磁體磁心之厚度等的影響，且可設計更薄的 感測頭41。 又，由於只要捲繞線圈42即可構成感測頭41 ,所以可配 合既有之製造線的形狀等而自由設計。而且，由於不使用 鐵酸鹽磁體磁心，所以可大幅減低感測頭41之製造費用。 然而’如圖14(a)所示，上述線圈42，由於係形成捲繞單 線之導線43的構造’所以所施加的高頻功率若越變成高頻 域就越增加線圈42之交流電阻，而發生電流只在導線43之 周圍流動的現象，即所謂表皮效應。因此，在使用捲繞單 線之導線43之線圈42的感測頭41中在提高靈敏度方面是有 -28- ff^. 1 I - — III — — ] ----I--- -Λ1 (請先閉讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局具工消费合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公坌） A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^〜------B7 ___ 1、發明說明（26 ) 界限的。 因此’如圖14(b)所示，可考慮採用互扭複數條細的銅線 44的搓線（以下，稱爲李茲（Ri⑻線）C以替代單線之導線 43。此情況，在高頻域中，雖然各自的銅線44會發生表皮 效應，但是由於各銅線44被互扭，所以在李茲線45中電流 可效率佳地流動。換句話説，在採用李茲線45的線圈42 中’藉由使高頻域中的交流電阻減低，且使高頻域中的表 皮效應減低，即可提高線圈42之靈敏度。 另外，圖14(a)(b)係圖13(b)所示之線圈42之主要部分b的 放大圖。 上述構成中，無磁心式之感測頭41，在捲繞李茲線45以 作馬線圈42時’由於可在高頻域穩定地測定薄片電阻，所 以可謀求薄片電阻値之檢測靈敏度的提高。藉此，就可測 足如ITO (氧化銦錫：indium Tin Oxide)等高電阻薄膜之薄 片電阻。 在以上所説明之三個實施形態中，實施形態1與2所使用 的放大器2 ’全邵係採用既有的距離感測器中所使用者。 因而’在提高渦流式薄片電阻測定器之靈敏度方面會有界 限。 因此’有關發現可謀求渦流式薄片電阻測定器之靈敏度 板阿的放大器及線圏的方法（放大器檢測方法及線圈評估 方法）係説明如下。 首先尤備具於渦流式薄片電阻測定器中的感測頭之線 圈之評估方法及連接該線圈的放大器之檢測方法加以説 -29- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） L----------^^-· --------^ · ί ------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 414134 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（27) 明’接著’就將使用於上述線圈> 4此、 ' 求图又坪估方法及放大器之檢 測方法中的電路適用於竭流式薄尺+伽…^ 、存片電阻測定器中的情況加 以説明。 首先，就感測頭之線圈評估及連接線圈的放大^之檢測 方法加以説明。在此説明中，係採用圖⑽示之讀振電路 以作爲上述過流式薄片電阻測定器之等效電路。 如圖15所示’上述諸振電路，係_聯連接線圈51、電容 器C、電阻R1及電源E之構成的争聯諧振電路。 上述電容器C，係使用可切換其容量的可變電容器。另 外，實際上在當作放大器使用時，由於設定有所要測定之 對象物的薄片電阻値，所以電容器c之容量要固定。 更且，在上述諧振電路中，設有用以將流至電阻R1之電 流的變化量當作電壓來檢測的電壓計52。 上述電壓計52，係用以測定電阻R1之兩端（χι點、乂2點） 的電位差者。另外，雖然較佳者爲直接測定原始渦流損失 的高頻交流電流’但是由於不可接近，所以要如上述般地 設置電阻R1，從V = R*I之式子中算出。 在上述構成之諧振電路中，即使流至X1點與Χ2點之間的 電流很小，藉由在此XI點與Χ2點之間連接電阻R1，亦可在 該）U點與Χ2點之間產生較大的電位差。藉此，即使是對應 渦流損失之微小電流亦可轉換成電壓而檢測出。 又，在爲了檢測出流至XI點與Χ2點之間的電流而使用電 流計時，有必要使用可檢測出微小電流的電流計。如此的 電流計非常高價，而會大幅增加薄片電阻測定器之製造費 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝 4 24 13 4 ^ A7 --------B7 五、發明綱（28 ) '： 用。 然而，如上述般，在將流至χι點與χ2點之間的電流轉換 成電壓時，即使是微，丨'的電流其電壓値亦會顯示較大的 値，且即使使用靈敏度較低的電壓計亦可檢測出。 因而’如本實施形態所示，在諧振電路中藉由使用電壓 计52，亦可比使用電流計時還能大幅減低薄片電阻測定器 之製造費用。 而且，即使是微小的電流，被轉換的電壓値亦可因電阻 H1之値而顯示較大的値，所以會敏感反應。 因而’即使在測定ΙΤΟ等高電阻的薄膜之薄片電阻時， 亦可精度佳地測定。 又，在進行電壓測定時即使使用作爲測定器可靠的示波 器’由於附加有示波器本身的電容、探針的電容，所以會 發生該爭電容的影響。因此，本發明中，由於使用將所得 的X泥電壓値立即在放大器内換算成高頻域對應（2 mHz)之 直流電壓有效値的1C，所以在通常的廉價電壓計中亦可檢 測出不受測定計本身之浮動電容等之影響的電壓。 在上述諧振電路中，會因金屬薄膜15靠近線圈51而發生 電磁互相感應現象，並減少讀振電路全體的Q，而發生該 諧振電路之功率損失。此時，金屬薄膜15與線圈51之距離 係爲一定。 上述線圈51之電阻由於可看做只有内部電阻r，所以在 金屬薄膜15靠近上述線圈51時，該金屬薄膜15之金屬膜電 阻R與内部電阻r可看做呈並聯狀態。在此種狀態下’線圈 -31 - 本紙張尺度適用_國國家標準（(：!^5)八4規格（21〇>{297公®) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί 裝--------訂----------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 424134 ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β； 五、發明說明（29 ) 51之諧振特性會全體下降。 如此，若在渦流式薄片電阻測定器中採用上述之諧振電 路爻原理的話，則藉由金屬薄膜靠近線圈Η以讀取諧振 電路所產生之功率損失之中數％量之渦流損失的變化量， 並與杈正用抽樣基準値之薄片電阻値取得相關而求出校正 直線，再從此校正直線中藉由將測定電壓變化量換算成薄 片電阻俊即可檢測出微小的薄膜之膜質變化。 例如，在查出例如薄片電阻値相異的薄膜A與薄膜B以 某一定距離靠近線圈51時的電壓％、全部未靠近線圈51時 的電壓VP、與驅動頻率（kHz)的關係時，就會變成如圖16所 示的圖表。 從圖16所示的圖表中，可知以薄膜a與薄膜B靠近線圈 51時的電壓値較會下降，且特性會變化a 因而，薄片電阻値相異的薄膜A與薄膜B靠近線圈51時 的電壓v0 (圖中之點線）、與全部未靠近線圈5〗時的電壓 之差，亦即△ V = vP - VQ，係以在比起對應各電壓値之峰値

的讀振頻率還偏移數％的位置爲最大。設定此時的最大A V以作爲該線圈51中之驅動頻率。上述之係表示感測器 靈敏度3換句話説，表示Δν越大感測靈敏度就越高。 如上述般，△ V係從讀振頻率中偏移數％的位置爲最 大’雖然較佳者係設定當時的諧振頻率以作爲該線圈5 j之 驅動頻率’但是並非被限定於此，只要可適當地檢測薄片 電阻之値即可。此情況，可考慮在每—薄膜之種類（膜種） 中設定線圈5丨之驅動頻率。在此’將每—膜種的薄片電阻 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --n ϋ n n II ϋ —Jt I · n n n ϋ^' 4 n ϋ 1 n n I. I f r— · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 ? 4 1 3 4」碩 * A7 __——__B7____ 五、發明說明（30 ) 値與最佳的驅動頻率之關係顯示於以下的表2中。 表2 膜種 薄片電阻(Ω/0) 驅動頻率(kHz) Ta 0.7 280-310 5 540-560 ΓΓΟ 20 800-820 如表2所示，只要在薄膜之每一種類上設定線圈51之最 佳的驅動頻率即可。 若如此地採用使用設有驅動頻率之線圈5〗的渦流式薄片 電阻測定器的話，則由於可靈敏度佳地檢測出薄膜之薄片 電阻値’所以可檢測出ITO等高電阻的薄膜之薄片電阻 値。 一般而言，在諧振電路中，藉由使電容器c之容量變 化，顯示線圈51之諳振特性的諧振頻率就會變化。例如， 圖15所示之諧振電路中之諧振頻率與電容器c之容量的關 係，係變成如圖17所示之圖表。 從圖17所示之圖表中，可知電容器c之容量越小諧振頻 率就越高a 因而，在薄片電阻測定器中使用諧振電路時，線圈Μ , 只要變更電容器C之容量，並調整成該線圈51之薄片電阻 檢測靈敏度變成最大的線圈51之驅動頻率即可。此時，★ 圈51之驅動頻率’冑了要達到薄膜之每—種類中最佳的： 動頻率（例如表2 )，只要變更電容器c之容量即可。 ' 在此，係將表示可改變2種類之線圏中的電容器办 。L之容 -33- 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS)A4蜆格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項1 再 J 填 寫裝 本衣 頁1 ^ I i 訂 424134 ^ — A7 _____ B7 _ 五 '發明說明（31 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 量時的驅動頻率與施加在電阻R1的電壓之關係的諧振特性 圖表顯示於圖U及圖19中。另外，在各圖表所示的AV， 係顯示各自的電容器C之容量中的最大値。 圖18所示的圖表，係顯示使用捲繞0.07 mm之銅線的無磁 心之單線線圏時的結果。 圖19所示的圖表，係顯示使用捲繞已互扭4〇條〇,〇7 ram铜 線之李茲線之無磁心李茲線線圈時的結果。 從圖18及圖19所示的圖表中，可明白在單線線圈及李茲 線線圈之任何一種情況，電容器C之容量越小對應電壓値 之峰値的諧振頻率就會越高，且A V會變大。因而，可知 諧振频率變的越高頻薄片電阻値之檢測靈敏度就越提高。 然而’在電容器C之容量爲相同時，可知係以李茲線線 圈之△ v較大於單線線圈。例如，可知在諧振頻率爲8〇〇 kHz附近’相對於單線線圈中△ v爲〇· 129時，李茲線線圈中 △ V就變成0.537，而李茲線線圈之薄片電阻値的檢測靈敏 度會變成單線線圈之薄片電阻値之檢測靈敏度的約4倍。 換句話説，由於李茲線線圈比起單線線圈，其高頻功率 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之損失會變少，且交流電阻亦會變小，所以在使用該李茲 線線圈之έ皆振電路中同一諧振頻率的△ V會變大。因而 若依據李茲線線圈，則可構成靈敏度比由單線線圈所構成 之渦流式薄片電阻測定器還高的渦流式薄片電阻測定器。 —般，在諧振電路中諧振頻率爲8〇〇 kHz以上的高頻域 時，由於電路内之溫度上升而會發生線圈之溫度漂移，且 諧振電路中的負擔，即構成電源E等之放大器的負擔 -34 - a k 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 2 4 1 3 4 A7 11 B7 五、發明說明（32 ) 高’同時穩足性方面會發生問題。又，爲了減低高頻域之 負擔，由於有必要使用性能更高的放大器，所以會增大放 大器之成本。 因此，在谐振頻率爲高頻域時，有必要儘量考慮各種薄 膜（膜質中之薄片電阻之檢測條件的界限，以成爲測定對 象的薄膜之檢測靈敏度來決定渦流式薄片電阻測定器之驅 動頻率（諸振頻率）^ 另一方面’諧振電路中當諧振頻率爲小於800 kHz之低頻 域時，由於線圈之溫度漂移會變小，所以放大器、線圈皆 會很穩定。 其次’如上述般就將依感測頭之線圈的評估方法及連接 遠線圈之放大器的檢測方法而設定的串聯諧振電路適用於 滿流式薄片電阻測定器中的情況加以説明。 在此’係就將李茲線線圈當作感測投的渦流式薄片電阻 測定器加以說明。上述渦流式薄片電阻測定器中之薄片電 阻値的檢測特性，係變成如圖2〇及圖21所示的圖表。另 外’圖20及圖21中’係採用顯示靈敏度的厶v以作爲輸出 電壓。 圖20所示的圖表，係測定Ta薄膜之薄片電阻値時的圖 表，具體而T，係顯示可以譜振頻率爲380 kHz附近之領域 中以串聯諳振之方式設定條件的靈敏度（△ V)，檢測出形成 於作爲半導體基板之液晶基板上的Ta薄膜之成膜的薄片電 阻基準之0.8 Ω/〇± 5%以内者。 換句話説，在圖20所示之圖表中，係根據以4探針薄片 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗〇χ 297公爱) n n n n n i I - n n n n n l 1 n n n I .1. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 η

五、發明說明（33 電ρ且測定裒.土.Β, ^ & 各法測疋溥片電阻値相異之幾種Ta薄膜所得的薄 片電1¾ Y古 u、與利用上述渦流式薄片電阻測定器測定同丁3薄 膜所得的輪出電壓之Δν(靈敏度）所製成的薄片電阻値 正直·、续0 + " 在此’當將Δ V設爲Υ，將薄片電阻値設爲χ時， ^ L ’片電阻値校正直線係以γ = _ 〇·2559χ+ Ο·””來表 示〇 又，圖21所示的圖表，係測定ΙΤ〇膜之薄片電阻値 圖表，具& 士 、植而έ ’係顯示可以諧振頻率爲82〇kHzB近之領 域_聯譜振之方式設定條件的靈敏度（Δν)，檢測出形 成1液晶基板之_色遽光片侧的ΙΤ〇薄膜之成膜的薄片電 阻基準之15〜20Ω/〇±9·5%以内者。

勺話説在圖21所示之圖表中，係根據以4探針薄片 阻測疋姦法測定薄片電阻値相異之幾種ιτ〇薄膜所得的 薄片电阻値、與利用上述渦流式薄片電阻測定器測定同 ΙΤΟ薄膜所得的輸出電屢<Δν(靈敏度）所製成的薄片電隨 値杖正直埭。在此，當將△ν設爲γ，將薄片電阻値設爲X 時，上迷薄片電阻値校正直線係以Υ= - 0.0054Χ+0.8312來 表示。 在使用如上述所評估的線圈與放大器時，通常被測定的 Ta薄膜等低電阻之金屬薄膜，當^可靈敏度佳地檢測出 ITO等高電阻之金屬薄膜的薄片電阻。 又，依線圈之種類，在諧振頻率變化時，當時的最大 △ V會不同。將此顯示於以下的表3中S表3中，如圖丨8及 圖19所示，在各線圈中係使電容器之容量產生變化而求出 ----------—「ί裝--------訂----- ——f/. (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 2 4 13 4 ^ ^ A7 ---------B?五、發明說明（34 ) 線圈特性（諧振特性）’以求出各諧振特性中的A V。較佳 者爲使用顯示使用驅動频率中之最大么¥的線圈。 表3 電容器 15 pF μ . 33 pF 220pF Δ V(v) F(kHz) Δ V(v) F(kHz) Δ V(v) F(kHz) 線圈A 0.134 920 0.129 780 0.018 -J._ 410 線圈B 0.182 900 0.166 690 0.012 380 線圈C 0.363 850 0.142 580 0,009 330 線圈D 0.537 810 0.116 530 0.008 270 另外’本實施形態中，雖係就串聯諧振電路以作爲線圈 之評估等中所採用的諧振電路加以説明，但是並非被限定 c靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於此’亦可採用電容器c平行連接在線圈上的並聯諧振電 路。 在上述實施形態1至3中，感測頭與放大器係以銅線等所 構成的電纜予以電連接。又，連接感測頭與放大器之電雙 的浮動電容係加在平時呈諧振狀態的電容器之容量上。 因此’在感測頭與放大器之距離很長時，連接感測頭與 放大器的電纜亦會變長，而該電纜的浮動電容亦會増加。 結果，平時呈諧振狀態中的電容器容量亦會變大，而會發 生薄片電阻値之檢測靈敏度降低的問題。 又，即使以已設定條件之電容器的値來設計感測頭，但 是由於會受到電纜之浮動電容的影響，所以亦會依電境之 長度而使靈敏度改變而發生無法反覆製造同靈敏度之感測 頭的問題。 因此，在以下之實施形態4中，係就可廉價反覆製造減 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I - n n n ϋ n 一 · n n n.. 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4 24 13d A7 _______B7___ 五、發明說明（35 ) 低電境之浮動電容的影響，且不降低薄片電阻値之檢測靈 敏度之感測頭的薄片電阻測定器加以説明。 [實施形態4 ] 有關本發明所實施之更另一形態，若根據圖22至圖26加 以説明的話，則如以下所述。在本實施形態中，係進行將 實施形態3中所使用的諧振電路適用於渦流式薄片電阻測 定器時的説明。另外’有關具有與前述各實施形態中所説 明之構件相同功能的構件，係附記相同的元件編號，並省 略其説明。又’所使用的感測頭，係使用實施形態2中所 使用的感測頭21。 如圖22所示’本實施形態之渦流式薄片電阻測定器，係 形成接近感測頭21且設有放大電路61的構成。 上述感測頭21，係相對於半導體晶圓1 〇1隔著預定的距 離1而配置，並在與上述半導體晶圓1〇1之相對面的相反側 安裝於支持台71上。 在上述支持台71上，設有使感測頭21移動於Y轴方向的 Y轴手柄72、使感測頭21移動於Z抽方向的Z軸手柄73以及 使感測頭21移動於X軸方向的X軸手柄（未圖示）。 藉由操作上述支持台71中之各手柄，將感測頭21之端面 21 a與半導體晶圓101之間的距離1設定成預定的値，同時將 薄片電阻之檢測位置設定在預定的位置上。 如圖23所示，上述放大電路61，係由連接在感測頭21之 信號的輸入侧的放大部61a、與連接在該感測頭21之信號的 輸出側的放大部61b所構成。 38 - 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規格（2Κ)χ 297公釐） L--I-------^彳裳 --------訂-------I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ________B7____ 五、發明說明（36 ) <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述放大部61a，係利用電纜66而電連接在包含高頻電源 等的放大器65上’利用運算放大器來放大介以該電瘦66所 供給的高頻功率，並施加在感測頭21之線圏上。 另一方面’上述放大部61b，係在輸出部上連接有放大 器64 ’並利用運算放大器放大來自感測頭21之輸出電壓而 供給至上述放大器64上。在此放大器64之輸出侧上，設有 未圖示的A/D轉換器，以將類比的輸出電壓轉換成數位的 輸出電|。 上述之放大電路61係以必要最小限之長度的電境對感測 頭21電連接。 如以上所述，藉由接近感測頭21而設有放大電路61，就 可不受電境66之浮動電容的影響，而利用該感測頭21穩定 檢測出薄膜之薄片電阻値。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 又，感測頭21，由於不受電纜66之浮動電容的影響，所 以可消除該電纜66之長度的限制。藉此，由於可自由設定 感測頭21與用以對該感測頭21施加高頻功率的放大器65之 距離，所以可増加薄片電阻測定器之自由度、監視器之設 置場所的自由度，並可實現容易對既有的製造線設置薄片 電阻測定器的線内化。 如上述般，在將感測頭21固定在支持台71上時，放大電 路61就可安裝在感測頭21之下面側等上。 又，如前述實施形態2中所説明般，在將感測頭21组入 於機器手3 1(圖7 )内時，較佳者係將放大電路61配置在機 器手31之手部3 1 a上。然而，即使在此情況，亦可在機器手 -39- 本紙張尺度適用+國國家&準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^24134 ^ A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（37 ) 31之手邵31 a的背面設g放大電路6卜而有關其安|位 非被特別限定者β ^ 然而’通*在半導體晶圓之製程中使用薄片電PJ_測定器 時，因隨著時間之經過會使線圈溫度變動，且會發生雨壓 漂移，來自該感測頭的輸出電壓亦會變化，而恐有二正 確檢測薄片電阻値之虞。例如，如圖26所示，料片電阻 測定器動作之後的輸出電壓、與約6Η、時後的輸出電磬之 差（Δν)會變成0.079 V。 因此’可考慮在每-預定時間内求出輸出電壓，以調整 該輸出電壓達到-定，具體而言，將形成有製造線上所處 理之薄膜的丰導體基板，以預定的片數當作1批（lot)，再 以1批單位重新求出輸出電壓3 有關上述處理之流程，係邊參照圖24之流程圖而邊説明 如下。構成此處理中所使用的諧振電路之電容器與電阻係 使用/m度特性超精街者。另外，所謂超精密電容器，係指 溫度特性爲〇〜70ppmrc之雲母電容器。又，所謂超精密電 阻’係指在-55C〜+125X：之範園内電阻溫度特性爲〇土25 ppm^C之金屬箔精密電阻。 首先，測足在製造線上沒有工件（w〇rk)(作爲測定對象物 的半導體晶圓）時的輸出電壓v〇(sl) a 其次，測定有工件時的輸出電壓v!(S2)。在此，係對製 泉上的半導體阳圓—片接—片地測定薄片電阻値者。換 句活說，對每1批進行初期化。 接著，求出V〇與之差（Δν)(^3；)。 -40 冬紙浪尺度過吊中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — —— — — — — —「ΛΊ I ' — — — — —I— I--I i i i I ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 424134 A7 ____B7 __ 五、發明說明（38 ) 其次，根據Δ V進行薄片電阻換算（S4) α 然後，監視在S4中所得的薄片電阻（S5) 3 其次’判斷是否已進行預定批數之半導體晶圓的薄片電 阻換算（S6)。在此，係將i批設爲2〇片的半導體晶圓。 在S6中’务判斷尚未進行預定批數之薄片電阻換算的 話，則移至S2，求出剩餘的半導體晶圓之薄片電阻。 另一方面，在S6中，若判斷已進行預定批數之薄片電阻 換算的話，則判斷是否已結束製造線上之半導體晶圓的薄 片電阻檢測（S7)。 在S7中，若判斷尚未結束薄片電阻檢測的話，則移至 S1，進行新批的半導體晶圓之薄片電阻測定。 另一方面，在S7中，若判斷已結束薄片電阻檢測的話， 則結束處理》 若依據以上的處理，則例如圖25所示，測定後之輸出電 壓與約24小時後之輸出電壓的差（Δν)會變成〇〇27V，變動 率支成0.89%，且不受隨著時間經過之電壓漂移的影響而 變成大致一定的輸出電壓。 換句話説，如上述般，可知藉由以溫度特性超精密的素 材構成包含於諸振電路内的電容器與電阻，即可減低該譜 振電路中的電壓漂移。 另外，上述之處理中’雖係採用每1批初期化的方法， 但是並非被限定於此，例如亦可採用在每一預定時間初期 化的方法。此情況，係當經過預定時間且初期化時若存在 有工件的話，則不進行初期化，而在經過下一個預定時間 __ _______ -41 - 本紙張尺度適用中國园家標準（CNsiXii見格X 297公爱）----~— . --.n n I 1 I n I ^ 0«- I 1« i I . It f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 4 2 4 1 3 4 a? __ _B7 五、發明說明（39 ) 後再初期化。 如以上所述’若依據實施形態1至4，則藉由使用本發明 之薄片電阻測定器’即可大幅提高半導體晶圓1〇1之製造 的作業效率。又，當半導體晶圓1〇1爲不良，即判定形成 於半導體晶圓101上的金屬薄膜15爲不良時，可迅速進行軌 道修正。 藉此’就可謀求半導體晶圓101之良率提升及產能提 升。又，由於監視者利用控制裝置4之監視器如即可監視 薄膜形成之突發性的異常、經時性的變化，所以可容易把 握製造線中的半導體晶圓之狀態。 因而，可消除傷痕•破損下對形成於丰導體晶圓1〇1上 的金屬薄膜15測定薄片電阻，並可容易以線内方式進行Ta 等低電阻膜至ITO等高電阻膜的膜質管理，結果，可從除 去一部分之半導體晶圓1〇1而檢查的除去檢査開始進行全 數檢查。 因而，可確二半導體晶圓1〇1中之高精度的線内檢查系 統，並可對於製造線上所發生的半導體晶圓1〇1之不良進 灯迅速的對應。結果，可將特性穩定的膜質之金屬薄膜形 成於半導體晶圓上。 如以上所述，本發明之第1個薄片電阻測定器，其係用 以測疋形成於基板上之薄膜的薄片電阻’其特徵在於：包 含有’感測頭，用以產生磁場；以及薄片電阻檢測機構， 田相對於上述感測頭以預定的距離配置上述基板時，用以 檢測由該感測頭所產生的磁場變化量以作爲形成於該基板 • ~ 42 - 本紙狀㈣0

經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 f 合 作 社 印 U 本紙張尺度適用t國國家標f·—(CNSM4規格⑵G 497公爱 424 13 4 · ' A7 |----—_______B7 五、發明說明（4〇 ) 上的薄膜之薄片電阻，品 、 而上遮感則頭，係配設成只與基板 之一方的面相對者α 、若依據上述構成’則感測頭，藉由配設成只與基板之一 ' 9面相^•即可以例如將作爲測定對象的基板配置在製 造線上的狀態，從上面壶下土紅打 、 向·^下 < 任何一万側來測定形成於該 基板上的薄膜之薄片電阻。 藉此，由於可在製造線上測定基板上的薄膜之薄片電 所又/又有如白知般爲了要測定薄片電阻而從製造線上 拔出基板的必要。因而，可將感測頭組入既有的製程或製 造裝置中，且可容易謀求線内化。 而且’感測頭與基板，在測定基板上的薄膜之薄片電阻 時’由於分別形成隔著預定距離而配置的狀態，所以感測 頭無須接觸基板上之薄膜即可測定該薄膜之薄片電阻。 藉此’感測頭就不會使基板或基板上之薄膜受傷，而可 測定薄膜之薄片電阻。 本發明之第2個薄片電阻測定器，係除了加上上述第㈣ 薄片電阻測定器之構成以外，其中感測頭，係由導線捲繞 在磁性體上的線圏所構成。 若依據上述構成，則除了加上第丨個薄片電阻測定器之 作用以外，藉由使感測頭成爲在鐵酸鹽磁體等的磁性體上 捲繞線圈的構成，即可效率佳地使感測頭之磁束集中在同 抽上’結果，可提高薄片電阻檢測的靈敏度。 而且，藉由適當地設計鐵酸鹽磁體與線圈，則無須降低 感測器之靈敏度即可謀求感測頭之薄型化。 43-

424 13 4 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 五、發明說明（41 因而，在如上述將感測器薄型化時，就可增加基板之製 程或製造裝置之設計自由度。例如可埋設在用以在製造線 上除去不良基板的機器手内。如此將感測頭埋設在機器手 内時，藉由在製造線之下面配置該機器手，即可對從其上 搬運而來的基板測定薄片電阻。此時，在判斷薄片電阻爲 不良時，可迅速除去基板。 本發明之第3個薄片電阻測定器，係除了加上上述第2個 薄片電阻測定器之構成以外’其中磁性體，係以不接觸線 圏的方式配置者。 一般而言’在線圈接觸磁性體時’若發生磁場而使交流 電流在線圈上流動的話，則渦流不僅在線圈上會流動即使 在磁性體上亦會流動。因流至此磁性體上的渦流會發生焦 耳熱，並發生渦流損失，而發生給線圈中的渦流損失帶來 影響的問題。換句話説，感測頭中的渦流損失，係在線圈 之滿流損失上加上磁性體之渦流損失者，而會發生無法正 確測定薄膜之薄片電阻的問題。 因此，如上述構成般，藉由不使磁性體與線圈相接觸， 則即使在發生磁場而交流電流在線圈上流動時，亦可大幅 減低流至磁性體上的渦流β藉此，線圈中的渦流損失，由 於因磁性體而受到渦流損失之影響的比例會變小，所以可 從感測頭中的渦流損失中正確檢測薄片電阻。 本發明之第4個薄片電阻測定器，係除了如上上述第^ 薄片電阻測定器之構成以外，其中感測頭，係只由導線所 捲繞的線圈所構成者。 -----------裝----I I--訂--- ------( 1. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 κι —----—__Β7______ 五、發明說明（42 ) 右依據上述構成’則如了加上第1個薄片電阻測定器之 作用以外’藉由感測頭只爲線圈的構造，則可比將鐵酸鹽 磁體磁心插入於線圈内的情況還較不易受到溫度的影響， 而"Τ穩足檢測出磁場的變化量s 本發明之第5個薄片電阻測定器，爲了提高感測頭之靈 敏度’係除了加上上述第2至第4個中之任一個薄片電阻測 定器的構成以外’其中導線爲李茲線。 若依據上述構成’則係除了加上本發明之第2至第4個中 之任一個薄片電阻測定器之作用以外，由於構成線圈的導 線爲李兹線，所以可藉由減低線圈之高頻域的交流電阻， 並減低高頻域中的表皮效應而可改善該線圈的靈敏度。 本發明之第6個薄片電阻測定器，係除了加上第1至第5 個中之任一個的構成以外，其中薄片電阻檢測機構，係具 有由構成上述感測頭的線圈、及電容器所構成的諧振電 路’當藉由在上述線圏上供給交流電壓，使上述諧振電路 經常保持於諧振狀態，且在上述線圈上使薄膜接近預定的 距離時’就檢測依該線圈所發生之磁場而在該薄膜上所產 生之包含於該線圈之線圈特性變化中的渦流損失，並檢測 该滿流損失以作爲磁場之變化量。 去依據上述構成，則係除了加上第1至第5個薄片電阻測 定器中之任一個的作用以外’由於薄片電阻檢測機構，係 檢測包含於在由磁場所發生之薄膜上所產生的線圈之線圈 特性變化中的渦流損失，且檢測出此渦流損失以作爲磁場 的變彳匕量，所以比直接檢測磁場的情況，還可簡單地檢測 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 >^97公釐） ^1 ^1 4— .^1 n I Λ n n tt rt n 1 一-r*· _ n n n I -%. (.請先閱讀背面之注意i項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 各紙張尺度適用巾國國家標举（CNS)A4規格⑵Ο X 297公爱 五、發明說明（43 ) 薄片電阻。 藉此，在諧振電路中，由於只要測定電流之變化即可， 所以比直接測定薄片電阻還能簡單且容易地檢測出薄膜之 薄片電阻。 而且，上述渦泥損失，由於依微小的磁場變化亦會產 生’所以可提高薄片電阻之檢測靈敏度。 因而，即使在測定ΪΤ〇等高電阻的薄膜之薄片電阻時， 亦可精度佳地測定。 本發明之第7個薄片電阻測定器，係除了加上上述第6個 薄片電阻測定器之構成以外，其中薄片電阻檢測機構，係 由上述線圈與電容器所φ聯連接之事聯諧振電路所構成 者。 本發明之第8個薄片電阻測定器，其中上述電容器之容 量係可改變者。 若依據上述構成，則藉由可改變串聯諧振電路中之電容 器的谷X，則可使依施加在線圏上的交流電壓而造成的電 壓差：大小發生變化。換句話説，藉由使電容器之容量產 生變化，即可調整薄片電阻測定器中的薄片電阻檢測靈敏 度。 如此，藉由可改變電容器之容量，即可按照目的之目標 而容易網整薄片電阻測定器中的薄片電阻檢測靈敏度。π 因而，即使薄片電阻測定器中的線圈不同，按照線圈的 特性？F可以經常最大的薄片電阻檢測靈敏度檢測出薄片電 阻。 -46- l·---»------_ 裝--------訂------ ---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產居員工消费合作社印製 4241 34 ^ A7 ____B7 五、發明說明（44 ) 本發明之第9個薄片電阻測定器，係除了加上上述第7或 第8個薄片電阻測定器之構成以外，其中薄片電阻檢測機 構’係用以檢測施加在_聯連接線圈之電阻兩端的交流電 壓之變化量以作爲渦流所造成的電流損失量。 若依據上述構成，則係除了加上第7或第8個的薄片電阻 測定器之作用以外’藉由膜片電阻檢測機構檢測出施加在 _聯連接線圈之電阻兩端的交流電壓之變化量以作爲渦流 所造成的電流損失量，並將渦流所造成的電流損失量轉換 成交流電壓變化量，則即使是微小的渦流變化在轉換成交 流變化亦可以大的變化量來表示。藉此，如高電阻等的薄 膜即使在電流變化很小時，亦可靈敏度佳地檢測出薄片電 阻.。 藉此’藉由變更上述電阻的大小，即可容易調整施加在 該電阻兩端上的交流電壓之變化量。 因而，由於即使是微小的渦流損失亦可増大加在上述電 阻兩端上的交流電壓之變化量，所以亦可精度佳地進行满 流損失小的高電阻薄膜之薄片電阻的檢測。 而且，由於高頻交流電流計不易獲得且爲高價品不易取 得，所以如上述般藉由讀取流至電路上的電流變化量以作 爲施加在串聯連接之電阻R(=lkfl)之兩端上的電壓（ν= R X I) 之變化量，即不需要使用不易取得且鬲價的高頻交流電流 計，而可使用比較廉價的電壓計3 本發明之第10個薄片電阻測定器’係除了加上上述第9 個薄片電阻測定器之構成以外，其中薄片電阻檢測機構， -47 - 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -L ---*1 — I I I I I ---— <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

I I I I ^/ 424134 ^ A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 B7 五、發明說明（45 ) 係將已檢測出之交流電壓變化量更進一步轉換成直流電壓 變化量者。 若依據上述構成’則係除了加上第9個薄片電阻測定器 之作用以外，藉由薄片電阻檢測機構將已檢測出之交流電 壓變化量更進一步轉換成直流電壓變化量，由於可使用比 較廉h且易於取传的數位電壓表（電壓計）來讀取，所以可 廉價製造薄片電阻測定器。 本發明之第11個薄片電阻測定器，係除了加上上述第9 個或第10個薄片電阻測定器之構成以外，其中薄片電阻檢 測機構’係根據在線圏之諧振頻率附近的頻域之交流電壓 變化量或直流電壓變化量來檢測薄片電阻者。 若依據上述構成，則除了加上上述第9個或第10個薄片 電阻測定器之作用以外，藉由根據在線圈之諧振頻率附近 的頻域之交流電壓變化量或直流電壓變化量（以下，簡稱 爲電壓變化量）來檢測薄片電阻，則按照此電壓變化量並 利用事先製成的薄片電阻値校正直線即可容易測定薄片電 而且，若電壓變化量變大的話，則對應於包含在此電壓 變化量中之薄片電阻的電壓變化量之比例亦會變大，且可 精度佳地進行薄片電阻之檢測。 本發明之第個薄片電阻測定器，係除了加上上述㈣ 個薄片電阻測定器之構成以外’其中薄片電阻檢測機構， 係設足上述交流電壓變化量或直流電壓變化量爲最大時之 頻率以作爲線圈之驅動頻率者。 ________-48 - 本紙張尺度^關家標準（CNS)A4規格⑽χ 29 ·) l·---·------ t I --------^ ---I I ---I <請先閱讀背面之注象事項再填寫本頁) 414134 經濟部智慧財產局員工消黌合作社印製 A7 B7 五、發明說明（46) 若依據上述構成’則係除了加上第丨τ個薄片電阻測定器 之作用以外’藉由薄片電阻檢測機構，係設定上述交流電 壓變化量或直流電壓變化量爲最大時之頻率以作爲線圈之 驅動頻率，即可提高薄片電阻之檢測精度β 又，電壓變化量’係在偏離諧振頻率數％的位置爲最 大，且較佳者爲設定此時的頻率以作爲線圈的驅動頻率。 如此若採用使用設定有驅動頻率之線圈的薄片電阻測定 器的話’則由於可靈敏度佳地檢測出薄膜之薄片電阻，所 以可檢測出ΙΤΟ等高電阻的薄膜之薄片電阻。 本發明之第13個薄片電阻測定器’係除了加上第6至第 U個薄片電阻測定器中之任一個構成以外，其中薄片電阻 檢測機構，係用以算出薄膜相對於上述線圈爲未位於薄片 電阻測定位置時之交流電壓値或直流電壓値、與薄膜相對 於上述線圈爲位於薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直 流電壓値的差，且根據此交流電壓値或直流*電壓値之差， 檢測薄膜所造成的渦流損失者。 若依據上述構成，則除了加上第6至第12個薄片電阻測 定器中之任一個作用以外，藉由用以算出薄膜相對於上述 線圈爲未位於薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直流電 壓値、與薄膜相對於上述線圈爲位於薄片電阻測定位置時 之交流電壓値或直流電壓値的差，且根據此交流電壓値或 直流電壓値之差，檢測薄膜所造成的渦流損失，則不易受 到薄膜相對於線圈爲未位於薄片電阻測定位置時所產生的 電壓漂移之影響。 ____-49- 1本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格_(210 X 297公笼] -- •--------- —^Ji I --------訂---— lit--^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局負工消f合作社印製 424 13 4 ^ ‘ A7 ___ B7 " ------ 五、發明說明（47 ) 例如，藉由以如下之第i4或第15個薄片電阻測定器的時 間進行上述交流電壓値或直流電壓値之冥沾贫山 η 上的算出，即可進 行長期間穩定的薄片電阻之測定。 本發明之第14個薄片電阻測定器，係除了加上上述第 個薄片電阻測定器之構成以外’其中薄片電阻檢測機構， 係在每一預定時間内進行薄膜未位於薄片電阻測定位置時 之交流電壓値或直流電壓値的測定者。 本發明之第15個薄片電阻測定器，係除了加上上述第13 個薄片電阻測定器之構成以外，其中薄片電阻檢測機構， 係在每次結束預定片數之薄膜之薄片電阻的測定時，進行 薄膜未位於薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直流電壓 値的測定者。 本發明之第16個薄片電阻測定器，係除了加上上述第6 至第15個中之任一個薄片電阻測定器之構成以外，其中線 圏’係變更電容器之容量，以調整成該線圈之薄片電阻檢 測靈敏度達到最大之線圈的驅動頻率者a 若依據上述構成，則除了加上第6至第15個中之任一個 薄片電阻測定器之作用以外，由於以最佳的驅動頻率驅動 線圈’所以例如即使在線圈之特性中有不均勻，則藉由使 電容器之容量變化，亦可經常調整成線圈之薄片電阻檢測 靈敏度變成最大，結果，可經常靈敏度佳地測定薄膜之薄 片電阻。 本發明之第17個薄片電阻測定器，係除了加上上述第6 至第16個薄片電阻測定器中之任一個構成以外，其中包含 _____ -50- 本紙赋度中國國家標準（CNS)A4祕（2id χ视公 n I n H ί> 一4 I y— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ο Μ 4

五、發明說明（48 係由溫度特性達到超 於上述諧振電路中的電容器與電阻 精密的素材所構成者。 —^據上述構成，則除了加上第6至第16個薄片電阻測 疋备中之任一個作 作用以外，藉由包含於諧振電路中的電容 #與電阻，係由溫声胳卜 . 田/服埂特性達到超精密的素材所構成，即可 減低i皆振電路中的電壓漂移。 本發明（第18個薄片電阻測定器，係除了加上上述第1 至第17個中之任一個薄片電阻測定器之構成以外，其中用 以放大輸入至上述感測頭之信號的放大電路係接近感測頭 而設者5 右依據上述構成，則除了加上第1至第17個中之任—個 薄片電阻測定器之作用以外，藉由接近感測頭而設有放大 電路’則不會受到連接感測頭與薄片電阻檢測機構之電境 的浮動電容之影響’而利用該感測頭即可穩定檢測出薄膜 之薄片電阻値。 又’感測頭，由於不受到電纜的浮動電容之影響，所以 可消除該電纜長度之限制。藉此，由於可自由設定感測頭 與構成用以對該感測頭施加高頻功率之薄片電阻檢測機構 的放大器之距離，所以可增加薄片電阻測定器之自由度， 且可對既有的製造線容易配置薄片電阻測定器。 本發明之第19個薄片電阻測定器，係除了加上上述第1 至第18個中之任一個薄片電阻測定器之構成以外’其中用 以放大從感測頭輸出之信號的放大電路係接近感測頭而設 者。 -51 - 本紙張又度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） l·---^------Ί 裝 *-------訂---------^i l· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財度局具工消费合作社印製 A7B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 费 合 作 社 印 製 52- 五、發明說明（49 若依據上述構成’則除了加上上述第1至第18個中之任 一個薄片電阻測定器之作用以外，藉由用以放大從感測頭 輸出之信號的放大電路係接近該感測頭而設，即可在雜訊 進入由感測頭所檢測出之信號内之前放大檢測信號a藉 此，感測頭所檢測出的信號，就不會受到雜音之影響而可 輸出至薄片電阻檢測機構等的接收部上。 即使在此情況，與第18個薄片電阻測定器之作用同樣， 感測頭，由於不受到電纜的浮動電容之影響，所以可消除 4電纜長度之限制。藉此，由於可自由設定感測頭與構成 用以對該感測頭施加高頻功率之薄片電阻檢測機構的放大 器之距離’所以可增加薄片電阻測定器之自由度，且可對 既有的製造線容易配置薄片電阻測定器。 在發明之詳細説明項中所完成之具體的實施態樣或實施 例，畢竟是爲了使本發明之技術内容得以明白者，而並非 只限足於茲種的具體例且不應對之作狹義解釋，只要不脱 離本發明之精神與如下所記載之申請專利範圍中所請求的 範圍’則仍可做各種的變更及實施。 舌號之説明 1 感測頭 2 放大器（薄片電阻檢測機構） 3 A/D轉換器 4 控制裝置 5 CIM製程管理系統 6 薄膜形成裝置 本紙張尺度剌中關家辟（CN，S)A4絲mo X 297^¾ C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---丨訂----- 424134 ^ A7 50五、發明說明（） 11 鐵酸鹽磁體磁心（磁性體) 12 線圈 13 南頻振盡電路 14 檢波電路 15 金屬薄膜(薄膜） 17 渦流 21 感測頭 24 鐵酸鹽磁體磁心(磁性體) 25 線圈 41 感測頭 42 線圈 43 導線_ 44 銅線(導線） 45 李茲線(導線） 51 線圈 52 電壓計 61 放大電路 ]----IJ ί n 1 t n .^1 I n n n 1 .^1 fll k^i I— i t i *i I- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -53- 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. Ά2ΑΥ6Α

   申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印κ .~種薄片電阻測定器，其係用以測定形成於基板上之 薄膜的薄片電阻，其包含有： ， 感測頭，用以產生磁場；以及 薄片電阻檢測機構’當相對於上述感測頭以預定的距 離配置上述基板時，用以檢測由該感測頭所產生的磁 場變化量以作爲形成於該基板上的薄膜之薄片電阻， 而 上述感測頭，係配設成只與基板之一方的面相對者。 2 -如申請專利範圍第i項之薄片電阻測定器，其中上述感 測頭’係由導線捲繞在磁性體上的線圈所構成。 J ·如申請專利範圍第2項之薄片電阻測定器，芩中上述磁 性體爲鐵酸鹽磁禮（ferrite)。 4·如申請專利範園第！至3項中任一項之薄片電阻測定 器，其中上述薄片電阻檢測機構，係包含有連接在上 述線圈上的高頻發送電路、及從來自該高頻發送電路 之調變波中分離所需要之信號波的檢波電路。 5 .如申請專利範圍第2項之薄片電阻測定器，其中上述磁 性體，係以不接觸線圈的方式配置者。 6 .如申請專利範圍第1項之薄片電阻測定器，其中上述感 測頭，係只由導線所捲繞的線圈所構成者。 7.如申請專利範圍第2項之薄片電阻測定器，其中上述導 線爲李兹（Ritz)線。 8 ,如申請專利範圍第5項之薄片電阻測定器，其中上述導 _____ - 54 - 本紙浪Α度逋用中國國‘"樣準（CNS > Α4规格（210忑297公ίϋ ' --- (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 、-β 線· 8888 ABCD 々、申請專利範圍 線爲李茲線。 9 _如申請專利範圍第6項之薄片電阻測定器，其中上述導 線係李茲線。 10. 如申請專利範圍第項之薄片電阻測定器，其中上述薄 片電阻檢測機構，係具有由構成上述感測頭的線圈、 及電容器所構成的諧振電路，當藉由在上述線圏上供 给交流電壓，使上述諧振電路經常保持於諧振狀態， 且在上述線圈上使薄膜接近預定的距離時，就檢測依 該線圈所發生之磁場而在該薄膜上所產生之包含於該 線圈之線圈特性變化中的渦流損失，並檢測該渦流損 失以作爲磁場之變化量。 11. 如申請專利範圍第2、3或5至9项中任一項之薄片電阻 測定器，其中上述薄片電阻檢測機構，係具有由構成 上述感測頭的線圏、及電容器所構成的諧振電路，當 藉由上述線圈上供給父泥電壓，使上述讀振電路經常 保持於諧振狀態，且在上述線圈上使薄膜接近預定的 距離時，就檢測依該線圈所發生之磁場而在該薄膜上 所產生之包含於該線圈之線圈特性變化中的渦流損 失，並檢測該渦流損失以作爲磁場之變化量。 12. 如申請專利範圍第〗〇項之薄片電阻測定器，其中上迷 薄片電阻檢測機構’係由上述線圈與電容器所串聯連 接之李聯諧振電路所構成者。 13. 如申請專利範圍第丨1項之薄片電阻測定器，其中上述 (请先聞讀背由之注意事項存填寫本寅) -装· ,ιτ 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製

   8 8 8 8 ABCD 424134 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 薄片電阻檢測機構，係由上述線圈與電容器所串聯連 接之_聯ΐ皆振電路所構成者° 14. 如申請專利範圍第12項之薄片電阻測定器，其中上述 電容器之容量係可改變者。 15. 如申請專利範圍第12項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，更包含有串聯連接線圈的電阻， 用以檢測施加在該電阻兩端的交流電壓之變化量以作 爲渦流所造成的電流損失量。 16. 如申請專利範圍第14項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，更包含有串聯連接線圈的電阻， 用以檢測施加在該電阻兩端的交流電壓之變化量以作 爲渦流所造成的電流損失量。 17. 如申請專利範圍第15項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，係將已檢測出之交流電壓變化量 .更進一步轉換成直流電壓變化量者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 18. 如申請專利範圍第15項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，係根據在上述線圈之諧振頻率附 近的頻域之交流電壓變化量或直流電壓變化量來檢測 薄片電阻者。 19. 如申請專利範圍第.17項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，係根據在上述線圈之諧振頻率附 近的頻域之交流電壓變化量或直流電壓變化量來檢測 薄片電阻者。 -56- 本紙張尺度速用中國國家梂準（CNS ) (2[ Ο X 297公釐） 8 8 S 8 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 42^34 ^ 六、申請專利範圍 20.如申請專利範圍第18項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構’係設定上述交流電壓變化量或直 流電壓變化量爲最大時之頻率以作爲線圈之驅動頻率 者。 21，如申請專利範固第19項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，係設定上述交流電壓變化量或直 泥電壓變化量爲最大時之頻率以作爲線圈之驅動頻率 者。 22. 如申請專利範圍第丨〇項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構’係用以算出薄膜相對於上述線圈 爲未位於薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直流電 壓値、與薄膜相對於上述線圈爲位於薄片電阻測定位 置時之交流電壓値或直流電壓値的差，且根據此交流 %壓値或直流電壓値之差，檢測薄膜所造成的渦流損 失者。 23. 如申請專利範圍第12或μ至21項中任一項之薄片電阻測 定器，其中上述薄片電阻檢測機構，係用以算出薄膜 相對於上述線圈爲未位於薄片電阻測定位置時之交流 電壓値或直流電壓値、與薄膜相對於上述線圈爲位於 薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直流電壓値的 差’且根據此交流電壓値或直流電壓値之差，檢測薄 膜所造成的渦流損失者。 24. 如申請專利範圍第22項之薄片電阻測定器，其中上述 -57- 本紙浪足度逍用中國國家橾準（CNS > A4規格（2丨〇X；Z97公嫠） Jn" ίί - fn· m n^i n^l f請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 42413 4 ^ ** A8 BS C8 —~--------^___ 六、申請4概目 ----- 薄片電阻檢測機構，係在每一預定時間内進行薄膜未 位於薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直流電壓値 的測定者。 25.如申請專利範圍第23項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，係在每一預定時間内進行薄膜未 位於薄片電阻測定位置時之交流電壓値或直流電壓値 的測定者。 26·如申凊專利範園第22項之薄片電阻測定器，其中上述 薄片電阻檢測機構，係在每次結束預定片數之薄膜之 薄片電阻的測定時，進行薄膜未位於薄片電阻測定位 置時之交泥電壓値或直流電壓値的測定者。 27. 如申清專利範園第1〇項之薄片電阻測定器，其中上述 線圈’係變更電容器之容量，以調整成該線圈之薄片 電阻檢測靈敏度達到最大之線圈的驅動頻率者。 28. 如申請專利範圍第π、丨斗至22、以或％項中任—項之薄 片電阻測定器，其中上述線圏，係變更電容器之容 量’以調整成該線圈之薄片電阻檢測靈敏度達到最大 之線圈的驅動頻率者。 29. 如申請專利範圍第1〇項之薄片電阻測定器，其中上述 讀振電路’更包含有電阻，而上述電容器與上述電 阻’係由溫度特性達到超精密的素材所構成者。 30. 如申清專利範園第29項之薄片電阻測定器，其中上述 電容器’係溫度特性爲〇〜70ppm/ X；之雲母電容器。 _____*58- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐) --- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本f ) -裝· 訂 線· 經濟部智慧財產局WK工消骨合作钍印製 4 24134 ^ A8 B8 C8 D8 六 申請專利範圍 31，如申請專利範圍第29項之薄片電阻測定器，其中上述 電阻’係在-55°C〜+ 125°C之笳ifi 士而 疋圍内電阻溫度特性爲0 土 2.5 ppm/°C之金屬箔精密電阻a 32·如申請專利範圍第1至3、5至10、12、14至22、24 ' 26、27或29至31項中任一項之薄片電阻測定器，其中用 以放大輸入至上述感測頭之信號的放大電路係接近感 測頭而設者。 3 3.如申請專利範圍第1至3、5至10、12、14至22、24、 26、27或29至31項中任一項之薄片電阻測定器，其中用 以放大從上述感測頭輸出之信號的放大電路係接近感 測頭而設者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本X) 裝_ ，1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -59 - 本紙張尺度逋用令國國家標率（CNS ) Α4規格{ 2!0X297公釐）